無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)和部署維護(hù)之誤區(qū)與最佳實(shí)踐（6） - 正確認(rèn)識(shí) 802.11ac 的作用

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“ 無線CCIE的那些事兒”(ID：passcciew)，作者：謝清。

正確認(rèn)識(shí) 802.11ac 的作用

第二代802.11ac正在大踏步的走向主流，大家平時(shí)看到的關(guān)于802.11ac的技術(shù)描述全都在講他對(duì)于速度也就是數(shù)據(jù)連接速率的提升，我們?cè)谇懊娴奈恼绿岬竭^合理規(guī)劃無線局域網(wǎng)的重要一步是在單一信道的覆蓋蜂窩內(nèi)提升空口效率，即讓客戶端和無線接入點(diǎn)之間建立較高的數(shù)據(jù)連接速率。802.11ac技術(shù)不正是在這方面實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)嗎?

但現(xiàn)實(shí)是在實(shí)際設(shè)計(jì)和部署中，簡單的提升速度不是萬能藥，只靠802.11ac技術(shù)本身是無法解決我們面臨的規(guī)劃設(shè)計(jì)和部署問題的。

要正確的理解802.11ac的作用我們先來看看802.11ac對(duì)于連接速度的提升主要通過什么手段，在空間流數(shù)量不變的情況下，主要是以下兩個(gè)手段實(shí)現(xiàn)：

● 更多的信道帶寬，從802.11n的最大40MHz增加到如今的80 MHz甚至160MHz(分別達(dá)到117%或者333%的增速)

● 更密集的調(diào)制模式，從802.11n的64階正交調(diào)幅(QAM)到如今的256階正交調(diào)幅(QAM)(在小范圍內(nèi)達(dá)到33%的增速，覆蓋范圍仍然不變)

先說說調(diào)制方式的變化

無線信號(hào)在空氣介質(zhì)中傳輸會(huì)受到多種因素影響，這些因素會(huì)破壞射頻信號(hào)，尤其是射頻干擾，因此必須采取措施將數(shù)據(jù)損壞的可能性降至最低。為此，每個(gè)數(shù)據(jù)比特被首先編碼為多個(gè)比特再進(jìn)行傳輸，這種為數(shù)據(jù)增加冗余信息的方式可以提高系統(tǒng)抵抗數(shù)據(jù)損壞的能力，我們稱之為編碼。數(shù)據(jù)編碼后，無線電發(fā)射機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生載波信號(hào)，調(diào)制方式可以按照象限、頻率、振幅方式進(jìn)行，802.11n/ac采用更復(fù)雜的調(diào)制方式 - QAM。

通俗的說，你可以將不同的調(diào)制方式視為不同的語言。調(diào)制程度越高，語言越復(fù)雜，對(duì)周圍環(huán)境的要求就越高。當(dāng)你逐漸遠(yuǎn)離Wi-Fi無線電時(shí)，復(fù)雜的語言由于周圍嘈雜的環(huán)境變得難以理解。此時(shí)使用復(fù)雜性降低的語言，你還可以保持通信，但是只能以較低的數(shù)據(jù)速率來進(jìn)行。這就是低信號(hào)質(zhì)量通常等于較慢的速度。

802.11n的最密集調(diào)制方式稱為64-QAM。802.11ac采用了一種新的方案256-QAM，比64-QAM多包含33%的數(shù)據(jù)到信號(hào)中。

256-QAM對(duì)應(yīng)兩個(gè)新的數(shù)據(jù)連接速率(MCS 8和MCS 9)，其在相同的空中時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)比MCS 7最高的數(shù)據(jù)連接速率。但是256-QAM需要更靈敏的設(shè)備來檢測(cè)調(diào)制中的不同相位和振幅。因此他：

● 對(duì)環(huán)境中的射頻噪聲更敏感。

● 需要在客戶端和無線接入點(diǎn)之間的信號(hào)更干凈，信噪比更高。

在實(shí)際部署中，往往需要在無線接入點(diǎn)和客戶端之間的為視距，且距離不超過10米才有可能建立MCS 8或MCS 9數(shù)據(jù)連接速率。否則將下降到下一個(gè)較低的數(shù)據(jù)連接速率，即使用64-QAM調(diào)制的MCS 7，這與802.11n相比已經(jīng)沒有什么不同了。

再來看增加信道寬度

進(jìn)行信道捆綁實(shí)現(xiàn)更寬的信道本身并沒有什么問題，就像道路通行能力，一條道路原來只有一條車道，單位時(shí)間內(nèi)的車流量有限，當(dāng)你把道路拓寬為2車道、4車道、8車道時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)的車流量將成倍增長，但是這一切有個(gè)前提就是你有足夠的土地資源去拓展道路。

基于寬帶通信技術(shù)的無線局域網(wǎng)原理一樣，可用于載波的帶寬越大，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就越多。但是對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)而言，賴以工作的頻譜資源十分有限，2.4GHz就不提了，對(duì)于頻譜資源相對(duì)充裕的5GHz頻譜，信道寬度決定了你能在道路上修幾個(gè)車道。

從上圖看到，目前在國內(nèi)使用5GHz信道：

◆ 20MHz信道 13個(gè)可用

◆ 40MHz信道 6個(gè)可用

◆ 80MHz信道 3個(gè)可用

◆ 160MHz信道 1個(gè)可用

因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和部署中使用更寬的信道在真實(shí)環(huán)境中并不現(xiàn)實(shí)：

● 實(shí)現(xiàn)更寬信道需要頻譜資源極為干凈，也就是說對(duì)信噪比要求極高。

● 更寬的信道使得信道重用減少，同頻干擾增加，之前的文章已經(jīng)詳細(xì)講過這里不再贅述。

● 更寬的信道還會(huì)增加鄰頻干擾幾率

● 客戶端不支持造成網(wǎng)絡(luò)使用效率降低

上圖是我們?cè)谀炒笮蜋C(jī)場(chǎng)候機(jī)樓內(nèi)通過wireshark抓包進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析，在每天不同的的時(shí)間段采用wireshark抓包12次，每次連續(xù)10分鐘。你可以看到，無線接入點(diǎn)即使只使用了40MHz信道，在客戶端不支持的情況下啟用 40 MHz 信道完全是浪費(fèi)頻譜。

關(guān)于空間流

另外需要指出的是，雖然從標(biāo)準(zhǔn)上而言802.11ac能夠達(dá)到8個(gè)空間流(相比802.11n標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)空間流，理論上可以達(dá)到100%的增速)。但是在把標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品時(shí)，沒有任何一個(gè)廠商去實(shí)現(xiàn)，原因不外乎是成本太高了，要協(xié)同8個(gè)發(fā)射和接收無線的一起工作付出的代價(jià)及其巨大!即使做出產(chǎn)品來，能有多少用戶能夠購買呢?現(xiàn)實(shí)是從無線基礎(chǔ)架構(gòu)一側(cè)看，3到4個(gè)空間流是主流產(chǎn)品，從客戶端一側(cè)看，1(智能手機(jī))到2(平板、主流筆記本)個(gè)空間流是主流產(chǎn)品。

多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)

另外重要的一點(diǎn)需要理解，第二代802.11ac產(chǎn)品引入的多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)不是用來提升連接速度，而是傳輸效率!

同時(shí)，我們沒有必要神話MU-MIMO，他在實(shí)際使用部署中確實(shí)對(duì)于提升蜂窩整體效率有幫助，但是幫助有多大要看下面的條件滿足多少：

◆ MU-MIMO需要無線接入點(diǎn)和無線客戶端都支持才能工作，下面的組合不能利用MU-MIMO

◆ 第一代11ac無線接入點(diǎn)和第二代11ac無線客戶端

◆ 第二代11ac無線接入點(diǎn)和第一代11ac無線客戶端

◆ 不可否認(rèn)，支持MU-MIMO的無線客戶端會(huì)越來越多，但是全部客戶端都更新到支持第二代802.11ac是不可能的，就像11a/g向11n的演進(jìn)以及11n到11ac的演進(jìn)一樣，您面臨的最終部署環(huán)境一定還是一個(gè)混合客戶端類型的場(chǎng)景。

◆ MU-MIMO只作用于下行數(shù)據(jù)流量，未來的802.11ax技術(shù)會(huì)考慮上行方向的MU-MIMO。

◆ 因?yàn)橐萌哂嗟奶炀€進(jìn)行波束成型，同時(shí)進(jìn)行MU-MIMO操作的客戶端數(shù)量小于無線接入點(diǎn)天線的數(shù)量，如果你看到某廠商說我的4x4:4 802.11ac 無線接入點(diǎn)可以支持 4x4:4 MU-MIMO，請(qǐng)一笑置之。

◆ 客戶端位置需要在空間上分離

◆ 為了組合客戶端的傳輸，一些客戶端反而需要降低數(shù)據(jù)速率

綜上所述，在當(dāng)今的實(shí)際部署環(huán)境中，以高容量接入為目標(biāo)，無線接入點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)比從前以覆蓋為目的的方式近，頻譜資源的有限造成信道復(fù)用的效率不會(huì)很高。

我們?cè)谇拔恼f過進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)要減少介質(zhì)的競爭和減少射頻干擾，即高效信道復(fù)用以最小化無線接入點(diǎn)之間的空口共享。這是前提，然后才是在單一信道的覆蓋蜂窩內(nèi)增加空口利用效率，即讓客戶端和無線接入點(diǎn)之間建立較高的數(shù)據(jù)連接速率。在前提無法實(shí)現(xiàn)的情況下，單純改善后者沒有任何意義!

您在實(shí)際部署中最常見到的數(shù)據(jù)連接速率往往是，1、2個(gè)空間流(主流客戶端)基于11n的數(shù)據(jù)連接速率。

最后，送上思科對(duì)于802.11ac無線網(wǎng)絡(luò)的最佳部署實(shí)踐以供參考。

前文回顧：

（1）堅(jiān)持正確的規(guī)劃設(shè)計(jì)是邁向成功部署的第一步

（2）關(guān)注關(guān)鍵性能指標(biāo)（上）

（3）關(guān)注關(guān)鍵性能指標(biāo)（下）

（4）5GHz頻譜最佳保障，2.4GHz頻譜盡力而為

（5）任何忽視客戶端能力的設(shè)計(jì)規(guī)劃都將部署失??！

（6）正確認(rèn)識(shí) 802.11ac 的作用

（7）實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的無線覆蓋并不簡單

（8）無線接入點(diǎn)部署位置和方法不容妥協(xié)